(完整word版)物理②必修6.1《行星的运动》教案.doc
6.1行星的运动
【教学目】
知与技能
1、知道地心和日心的基本内容。
2、知道所有行星太阳运的道都是，太阳在的一个焦点上。
3、知道所有行星的道的半的三次方跟它的公周期的二次方的比都相等，且
个比与行星的量无关，但与太阳的量有关。
4、理解人行星运的程是漫复的，真理是来之不易的。
程与方法
通托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家行星运的不同，了
解人事物本的曲折性并加深行星运的理解。
情感度与价
1、澄清天体运神秘模糊的，掌握人自然律的科学方法。
2、感悟科学是人步不竭的力。
【教学重点】
开普勒行星运定律
【教学点】
开普勒行星运定律的理解和用
【教学】
1
【教学程】
一、人天体运的史
1、“地心”的内容及代表人物
2、“日心”的内容及代表人物
二、开普勒行星运定律的内容
1、开普勒第一定律
2、开普勒第二定律
3、开普勒第三定律
在高中段的学中，多数行星运的道能按来理。
引入新
多媒体演示：天体运的片。
在浩瀚的宇宙中有无数大小不一、形各异的天体，如月亮、地球、太阳、夜空中的星星??由些天体成的广袤无限的宇宙始是我渴望了解、不断探索的域。人行
星运的程是漫复的，史上有不同的看法，科学家此行了不懈的探索，
通本内容的学，将使我正确地行星的运。
新课讲解
一、古代对行星运动规律的认识
问 1：．古人对天体运动存在哪些看法?
“地心说”和“日心说”．
问 2．什么是“地心说”?什么是“日心说”’ ?
”地心说”认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，大阳、月亮以及其他行星都绕地球
运动，“日心说”则认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动．
“地心说’的代表人物：托勒密 (古希腊 )．“地心说’符合人们的直接经验，同时也符合势
力强大的宗教神学关于地球是宇宙中心的认识，故地心说一度占据了统治地位．
问3：“日心说”战胜了“地心说” ，请阅读第《人类对行星运动规律的认识》，找出“地
心说”遭遇的尴尬和“日心说’的成功之处．
地心说所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多，如果把地球从天体运动的中心位置移到
一个普通的、绕太阳运动的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行
星运动的描述也变得筒单了．
“日心说”代表人物：哥白尼，“日心说”能更完美地解释天体的运动．
二、开普勒行星运动三定律
问 1：古人认为天体做什么运动?
古人把天体的运动看得十分神圣，他们认为天体的运动不同于地面物体的运动，天体做的是最完美、最和谐的匀速圆周运动．
问 2：开普勒认为行星做什么样的运动?他是怎样得出这一结论的?
开普勒认为行星做椭圆运动．他发现假设行星傲匀逮圆周运动，计算所得的数据与观测
数据不符，只有认为行星做椭圆运动，才能解释这一差别．
问 3：开普勒行星运动定律哪几个方面描述了行星绕太阳运动的规律?具体表述是什么?
开普勒行星运动定律从行星运动轨道，行星运动的线速度变化，轨道与周期的关系三个
方面揭示了行星运动的规律．
（多媒体播放行星绕椭圆轨道运动的课件）
开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上．
问4：这一定律说明了行星运动轨迹的形状，不同的行星绕大阳运行时椭圆轨道相同吗不同．
[教材做一做 ]
可以用一条细绳和两图钉来画椭圆．如图6．1—l 所示，把白纸镐在木板上，
然后按上图钉．把细绳的两端系在图钉上，用一枝铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始
终保持张紧状态．铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫做
椭圆的焦点．
想一想，椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两个焦点的距
离之和有什么关系?
开普勒第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相
等的面积．
问5：如图 7.1-2 所示，行星沿着椭圆轨道运行，太
阳位于椭圆的一个焦点上行星在远日点的速率与在近日点
的速率谁大？
因为相等时间内面积相等，所以近日点速率大。
开普勒第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的
三次方跟公转周期的平方的比值都相等．
（投影九大行星轨道图或见教材页图 6.1-3 ）
问6：由于行星的椭圆轨道都跟圆近似，在中学阶段研究中按圆处理，开普勒三定律适
用于圆轨道时，应该怎样表述呢 ?
1、多数大行星绕太阳运动轨道半径十分接近圆，太阳处在圆心上。
2、对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度）不变。
3、所有行星的轨道半径的三次方跟它的公转周期的平方的比值都相等．
若用 R 代表轨道半径，T 代表公转周期，开普勒第三定律可以用下面的公式表示：?
图7.1-1
比值 k 是一个与行星无关的恒量。
参考资料：给出太阳系九大行星平均轨道半径和周期的数值，供课后验证。
问 7 ：这
一定律发现了
所有行星的轨
道的半长轴与
k 水=3.36 × 1018
公转周期之间
的定量关系，比K 金=3.35 × 1018
值 k 是一个与K 地 =3.31 × 1018
行星无关的常
K 火 =3.36 × 1018
量，你能猜想出
它可能跟谁有
关吗根据开普
勒第三定律知：所有行星绕太阳运动的半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值是一个
常数 k ，可以猜想，这个“k”一定与运动系统的物体有关．因为常数k 对于所有行星都
相同，而各行星是不一样的，故跟行星无关，而在运动系中除了行星就是中心天体——
太阳，故这一常数“ k" 一定与中心天体——太阳有关．
说明：开普勘定律不仅适用于行星绕大阳运动，也适用于卫星绕着地球转，K 是一个与行星质量无关的常量，但不是恒量，在不同的星系中，K 值不相同。 K 与中心天体有关。
【课堂训练】
例 1 关于行星的运动以下说法正确的是（）
A．行星轨道的半长轴越长，自转周期就越长
B．行星轨道的半长轴越长，公转周期就越长
C．水星轨道的半长轴最短，公转周期就最长
D．冥王星离太阳“最远”，公转周期就最长
2.为什么说曲线运动一定是变速运动?
a 3
k 可知，a越大，T越大，故BD正确，C错误；式中分析：由开普勒第三定律
T
2
的 T 是公转周期而非自转周期，故 A 错。
答案： BD
例 2 已知木星绕太阳公转的周期是地球绕太阳公转周期的12 倍。则木星绕太阳公转轨道的半长轴为地球公转轨道半长轴的倍。
思维入门指导：木星和地球均为绕太阳运行的行星，可利用开普勒第三定律直接求解。本题考查开普勒第三定律的应用。
解：由开普勒第三定律
a 3
T k 可知：
2
对地球：a
1
3 k对木星
a
2
3
k T12 T22
所以
a2 3 (T2 / T1 ) 2 a1 5.24a1
点拨：在利用开普勒第三定律解题时，应注意它们的比值a3
k 中的k是一个与行星T 2
运动无关的常量。
例 3 已知地球绕太阳作椭圆运动。在地球远离太阳运动的过程中，其速率越来越小，试判断地球所受向心力如何变化。若此向心力突然消失，则地球运动情况将如何？
思维入门指导：行星的运动为曲线运动，因此本节知识常常和曲线运动知识相综合。
解：由于地球在远离太阳运动的过程中，其速率减小，据牛顿第二定律有， F n mv ，由开普勒第二定律知，地球在远离太阳运动的过程中角速度（单位时间内地球与太阳的
连线扫过的角度）也减小，故向心力F n减小。若此向心力突然消失，则地球将沿轨道的切
线方向做离心运动。
点拨：地球绕太阳的运动虽然并非匀速圆周运动，但向心力公式仍适用。任一时刻，地
球的速度方向均沿椭圆的切线方向。
【课堂小结】
教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上
总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和
自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。
教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识
框架。
本节学习的是开普勒行星运动的三定律，其中第一定律反映了行星运动的轨迹是椭圆，第二定律描述了行星在近日点的速率最大，在远日点的速率最小，第三定律揭示了轨道半长轴与公转周期的定量关系．在近似计算中可以认为行星都以太阳为圆心做匀速圆周运动。